UDPping程序

要求：

在这个编程作业中，你将用 Java 编写一个客户ping程序。该客户将发送一个简单的ping报文，接收一个从服务器返回的对应pong报文，并确定从该客户发送ping报文到接收到pong报文为止的时延。 该时延称为往返时延（RTT）。由该客户和服务器提供的功能类似于在现代操作系统中可用的标准ping程序。然而，标准的ping使用互联网控制报文协议（ICMP）（我们将在第5章中学习ICMP）. 此时我们将创建一个非标准（但简单）的基于UDP的ping程序。

你的ping程序经UDP向目标服务器发送10个ping报文。对于每个报文，当对应的pong报文返回时，你的客户要确定和打印RTT。因为UDP是一个不可靠的协议，由客户发送的分组可能会丢失。为此，客户不能无限期地等待对ping报文的回答。客户等待服务器回答的时间至多为1秒；如果没有收到回答，客户假定该分组丢失并相应地打印一条报文。

在此作业中，你将给出服务器的完整代码（在配套网站中可找到）。你的任务是编写客户代码，该代码与服务器代码非常类似。建议你先仔细学习服务器的代码，然后编写你的客户代码，可以随意地从服务器代码中剪贴代码行。

电脑内置的ping程序示例：

梳理题目之后，结合电脑中的ping程序示例，我们给出UDPServer的功能和UDPClient的功能

Server

• 显示用户通过客户端发送来的消息内容(包含头部和payload)
• 能够模拟分组的丢失；能够模拟分组传输延迟；
• 将Client发送来的请求在延迟一段随机选择的时间(小于1s)后返回给客户端，作为收到请求的响应reply；

Client

• 启动后发送10个request。发送一个request后，最多等待1秒以便接收server返回的消息。如果在1s内没有收到服务器的reply，则认为该请求或对该请求的reply已经丢失
• 在收到reply后立即发送下一个请求。
• 请求消息的payload中包含关键字PingUDP、序号、时间戳这些内容
• 计算传包总数，收到包的总数以及丢包率
• 为每个请求计算折返时间(RTT)，统计10个请求的min/avg/maxRTT。

代码

我把这个项目写成了两个project：pingserver和pingclient,分别启动，更加直观一些

pingserver

PingServer类

package com.company;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
import java.util.Scanner;


public class PingServer extends Thread{

    private int intiPort;
    private DatagramSocket serverSocket;//服务器码头
    private DatagramPacket receivePacket;//接受数据分组
    private byte[] buffer=new byte[1024];//数据缓冲区
    Scanner scanner;
    //初始化端口号
    public PingServer(int intiPort) {
        this.intiPort=intiPort;
    }
    public PingServer() {
    }

    public void run(){
        System.out.println("基于udp实现ping");
        System.out.println("------PING SERVER------");
        System.out.println("请输入监听端口号");
        scanner=new Scanner(System.in);
        this.intiPort=scanner.nextInt();


        try {
            //根据输入的端口生成server端socket实例
            serverSocket=new DatagramSocket(intiPort);// 默认绑定本主机
        } catch (SocketException e) {
            CloseUtil.closeAll(serverSocket,scanner);
            System.out.println("监听端口："+intiPort+"启动失败。请从新输入端口号");
            e.printStackTrace();
            System.exit(0);//终止程序
        }


        //监听是否有请求数据
        while(true){
            receivePacket=new DatagramPacket(buffer, buffer.length);//空的数据包接受分组
            //监听是否有用户请求
            try {
                serverSocket.receive(receivePacket);
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("分组异常");
                e.printStackTrace();
            }
            //如果捕捉到了client发送的请求，那就生成一个新的服务线程来处理数据包
            new ServerThread(serverSocket,receivePacket).start();
        }
    }


}

ServerThread类

package com.company;


import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
 
public class ServerThread extends Thread{
    private DatagramSocket serverSocket;

    private DatagramPacket receivePacket;

    public ServerThread(DatagramSocket serverSocket,
                        DatagramPacket receivePacket) {
        this.serverSocket = serverSocket;
        this.receivePacket = receivePacket;
    }

    @Override
    public void run() {
        byte[] buffer=new byte[1024];//数据缓冲区

        long randomTime=(long)(Math.random()*1500);//模拟延迟时间

        String sentence;//接受到的数据

        try {
            sleep(randomTime);//休眠，模拟延迟
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("--模拟延时错误--");
            e.printStackTrace();
        }

        if(randomTime>1000){//如果延迟大于1秒，数据丢失
            sentence="Date lose";
        }else{
            sentence=new String(receivePacket.getData());
        }

        InetAddress host=receivePacket.getAddress();//获取ip地址

        int port=receivePacket.getPort();//端口号

        buffer=sentence.getBytes();//数据—>字节数组,用于发回客户端

        DatagramPacket sendPacket=new DatagramPacket(buffer, buffer.length
                ,host,port); //生成数据包，有了目的地址和端口号

        try {
            serverSocket.send(sendPacket);
        } catch (IOException e) {
            CloseUtil.closeAll(serverSocket);
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(sentence);//显示请求结果
    }

}

pingclient

PingClient类

package com.company;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Scanner;

public class PingClient {
    public static void start() throws IOException {
        System.out.println("基于udp实现ping");
        System.out.println("----PING CLIENT------");
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入主机号");
        String host=scanner.nextLine();
        System.out.println("请输入端口号");
        int port=scanner.nextInt();
        byte[] buffer;//数据包缓冲区
        long[] rtt=new long[10];//用于存储10个rtt

        for(int i=1;i<=10;i++){//模拟发送10个请求
            SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-ddhh:mm:ss.SS");//时间格式

            Date sendBefore=new Date();//当前时间
            String sentence="head:request "+i+" playload:UDP-Number: "
                    +i+" TimeStamp："+sdf.format(sendBefore);//请求数据
            DatagramSocket clientSocket=new DatagramSocket();

            InetAddress IP=InetAddress.getByName(host);


            buffer=sentence.getBytes();//数据打包成字节数组

            DatagramPacket sendPacket=new DatagramPacket(buffer, buffer.length,IP,port);//字节数组->分组

            clientSocket.send(sendPacket);//发送分组

            DatagramPacket receivePacket=new DatagramPacket(buffer, buffer.length);//接受分组

            try {
                clientSocket.receive(receivePacket);
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("分组接受异常");
                e.printStackTrace();
            }
            //数据->字符串
            String receiveSentence=new String(receivePacket.getData());

            Date receiveAfter=new Date();//接收时间

            rtt[i-1]=receiveAfter.getTime()-sendBefore.getTime();//计算rtt

            if(rtt[i-1]>=1000){
                rtt[i-1]=1000;
                System.out.println(sentence+" Data Lose");
            }else{

                System.out.print(receiveSentence);//显示返回的数据
                System.out.println(" time="+rtt[i-1]+" ms");//显示往返时间
            }

            clientSocket.close();
        }
				//进行统计
      	dealRtt(rtt);
        CloseUtil.closeAll(scanner);
    }


    private static void dealRtt(long[] rtt) {
        long sumRtt=0;
        long maxRtt=0;
        long minRtt=rtt[0];
        byte loss=0;
        for(int i=0;i<10;i++){
            if(rtt[i]>=1000)
                loss++;
            if(rtt[i]>maxRtt)
                maxRtt=rtt[i];
            if(rtt[i]<minRtt)
                minRtt=rtt[i];
            sumRtt+=rtt[i];
        }
        byte received = (byte) (10-loss);
        double rate = (double)loss/10;
        System.out.println("--- UDPServer ping statistics ---");
        System.out.println("10 packets transimitted, "+received+" packets received, "+ rate+"% packet loss.");
        System.out.println("round-trip min/avg/max = "+minRtt+"/"+sumRtt/10+"/"+maxRtt+ " ms");
    }
}

CloseUtil

这个小组件是两个project都的，作用是用来关闭IO流的

package com.company;

import java.io.Closeable;
import java.io.IOException;

public class CloseUtil {

    public static void closeAll(Closeable...io) {
        for(Closeable temp:io){
            try {
                temp.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

效果如下图所示：